拓展中国剩余定理

题目链接

代码:

/*

扩展中国剩余定理的使用范围更广泛,不要求模数全部互质

扩展中国剩余定理:两两合并同余方程,合并 n - 1 次之后,就能求解

合并两个同余方程:
    x ≡ r1 (mod p1) --- x = a*p1 + r1
    x ≡ r2 (mod p2) --- x = b*p2 + r2
    由上面两式得:x = a*p1 + r1 = b*p2 + r2 --- a*p1 - b*p2 = r2 - r1

根据裴蜀定理,算式 a*p1 - b*p2 = r2 - r1:
    当 gcd(p1, p2) | (r2 - r1) 时,有解

通过扩展欧几里得算法可得特解为:
    A = X / gcd(p1, p2) * (r2 - r1) 
    B = Y / gcd(p1, p2) * (r2 - r1)
那么通解就是:
    AA = A + p2/gcd(p1, p2) * k
    BB = B - p1/gcd(p1, p2) * k

将解代入原方程:
    x = AA * p1 + r1 
      = p1*p2/gcd(p1, p2) * k + p1*A + r1
又变成了 x = a * p + r 的形式

这样合并 n - 1 次,就能得出结果

*/

#include <iostream>

using namespace std;

typedef __int128 LL;

const int N = 1e5 + 10;

int n;
LL p[N], r[N];

inline LL read()
{
    LL x = 0, f = 1;
    char ch = getchar();
    while(ch < '0' || ch > '9')
    {
        if(ch == '-') f = -1;
        ch = getchar();
    }
    while(ch >= '0' && ch <= '9')
    {
        x = x * 10 + ch - '0';
        ch = getchar();
    }
    return x * f;
}

inline void print(LL x)
{
    if(x < 0)
    {
        putchar('-');
        x = -x;
    }
    if(x > 9) print(x / 10);
    putchar(x % 10 + '0');
}

LL exgcd(LL a, LL b, LL& x, LL& y)
{
    if(b == 0)
    {
        x = 1, y = 0;
        return a;
    }
    LL x1, y1, d;
    d = exgcd(b, a % b, x1, y1);
    x = y1, y = x1 - a / b * y1;
    return d;
}

LL excrt()
{
    LL p1 = p[1], r1 = r[1];
    for(int i = 2; i <= n; i++)
    {
        LL p2 = p[i], r2 = r[i];
        // 二元一次不定方程:p1 * x + p2 * y = r2 - r1
        LL x, y, d, c = r2 - r1;
        d = exgcd(p1, p2, x, y);
        if(c % d) return -1;
        x = c / d * x, y = c / d * y; // 求出特解
        // x 有可能是负数,补正一下
        LL mod = p2 / d;
        x = (x % mod + mod) % mod;
        // 求出合并后的 p 和 r,一定要先更新 r,因为会用到 p 的值
        r1 = x * p1 + r1;
        p1 = p1 / d * p2;
    }
    return r1 % p1;
}

int main()
{
    scanf("%d", &n);
    for(int i = 1; i <= n; i++) p[i] = read(), r[i] = read();

    print(excrt());

    return 0;
}

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